摘要：采用ICP-AES法同时测定玻璃器皿中铅、镉、砷、锑的溶出量，并对ICP-AES法测定乙酸(4 ％)浸泡液时分析线的选择和入射功率、泵速、载气压力的影响，以及基体和共存离子的干扰情况等进行了研究。方法简便快速，回收率为97.3％～102.0％，相对标准偏差为0.45％～1.36％。

关键词：ICP-AES；铅；镉；砷；锑

1 前言

铅是对人体危害极大的一种重金属，它对神经系统、骨骼造血功能、消化系统等均有危害,特别是大脑处于神经系统敏感期的儿童，对铅有特殊的敏感性。镉是已知的最易在体内长期蓄积的毒物，1992年被国际癌症研究中心确认为IA级致癌物，被美国毒物管委会列为第6位危害人体健康的有毒物质。砷作用于神经系统、刺激造血器官，长时期的少量侵入人体，对红血球生成有刺激影响，长期接触砷会引发细胞中毒和毛细管中毒，还有可能诱发恶性肿瘤。锑对人体和动物体产生慢性毒性及潜在致癌性。因而国家标准对有害重金属元素铅、镉、砷、锑有严格的限量要求^[1]。铅、镉、砷、锑的测定方法有分光光度法、原子吸收法、原子荧光光度法、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等^[2-3]。国标采用原子吸收光谱法和分光光度法测定铅、镉、锑的溶出量，但操作繁琐、检测周期长，难以满足快速检验的要求。ICP-AES方法作为70年代以来在国外发展起来的一种元素分析方法，具有快速、准确、灵敏度高、干扰少和多元素同时分析等特点，已广泛应用于重金属元素的检测^[4]。

本文通过对ICP-AES法测定乙酸(4 %)浸泡液时分析线的选择、仪器最佳工作条件、基体和共存离子对待测元素的干扰等进行研究，建立了快速、准确的ICP-AES法同时测定玻璃器皿中铅、镉、砷、锑溶出量的方法。

2 实验部分

2.1仪器：美国热电公司的IRIS Advantage全谱直读电感耦合等离子体原子发射光谱仪。

2.2 试剂：

铅、镉和砷标准储备液：1.0 mg/mL(国家钢铁材料测试中心)；

锑标准储备液：0.5 mg/mL(国家钢铁材料测试中心)；

超纯水；

冰乙酸（优级纯）；

乙酸（4 %，V/V)：取4O mL冰乙酸用蒸馏水稀至l L。

2.3 工作曲线的绘制

以铅、镉、砷、锑标准储备液逐级稀释配制系列混合标准溶液，铅为0，0.25，0.50，1.0，2.0，4.0 mg/L；镉、砷和锑为0，0.10，0.50，1.0，1.5，2.0 mg/L，介质均为乙酸(4 ％)。

2.4 样品处理

将玻璃器皿用水、洗涤剂洗涤，然后用自来水冲洗干净，再用超纯水淋洗，晾干。加入乙酸(4 %)，用保鲜膜盖好。在22±2℃下浸泡24 h后用玻璃棒将浸泡液搅拌均匀，取出适量的浸泡液供ICP-AES测定(尽快测定) 。

2.5 仪器工作条件

电感耦合等离子体原子发射光谱仪工作条件：全息光栅，CID检测器，高频发生器频率27.12 MHz；玻璃同心雾化器，旋流雾化室，蠕动泵进样。

分析谱线(nm)：Pb 220.353、Cd 214.438、As 193.759、Sb 206.833；射频功率(RF Power):1.15 kW；雾化器压力:(psi)：22；蠕动泵转速(rpm)：110；氩辅助气流量（L/min）：0.5；冷却气流量（L/min）：15；积分时间（s）：低波20；高波10。

3 结果与讨论

3.1 分析线的选择

分析线的选择是否恰当，直接影响到测定结果的准确性以及测定方法的可信度，因此，待测元素波长的选择是分析过程中的重要环节。选择被测元素的分析线时，要根据谱线的灵敏度和受干扰的情况来确定，尽量选择灵敏度高且干扰少的谱线作为分析线，同时考察各分析线的干扰和背景影响情况，从而选择合适的分析线和背景校正位置，结果见表1。

3.2 检出限

  根据IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry，国际纯粹与应用化学联合会)的规定，在测定条件下，用乙酸(4 %)连续测定11次，其结果的3倍标准偏差所对应的浓度值为各元素的检出限，结果见表1。

表1 分析线、检出限和背景校正

3.3  工作条件的选择

ICP-AES法测定水溶液和有机溶液的最佳工作条件有所不同。为确定分析4 %乙酸溶液时仪器的最佳工作条件，本文对影响分析结果的主要参数进行了讨论。

3.3.1 入射功率的选择

入射功率是ICP-AES分析中重要的工作条件之一，直接影响分析线的信背比和检出限。固定其他参数，由0.75～1.55 kw改变功率观察检测情况，结果见图1。功率太低，影响待测元素的激发，功率太大，能源消耗大，同时也易烧掉炬管。由于本文的浸泡液为乙酸（4％），而乙酸是有机酸，它在等离子体中解离会比在水溶液消耗更高的能量，因此需要提供较高的入射功率。本文同时考察了不同入射功率对铅、镉、砷、锑分析线的信背比影响情况。

 

 

图1 RF功率与谱线强度的关系

 

从图1可知，结果表明，各元素随功率增大，谱线强度增强。但背景强度也随之增大，功率增大到一定程度后信背比反而下降，当入射功率在1.15 kw时信背比最大，本文综合各方面考虑，选1.15 kw较为合适。

3.3.2 蠕动泵转速的选择

通过对蠕动泵转速的改变，分别测定同一样品中被测元素的谱线强度，结果见图2。从图2可知，谱线强度随着蠕动泵转速的增加而逐渐增强，但谱线强度的变化不大。综合考虑，选110 rpm较为合适。

 

 

 

 

图2 蠕动泵转速与谱线强度的关系

3.3.3 雾化器压力的选择

由15～27 psi改变雾化器压力观察检测情况，从实验结果可知大多数元素随雾化器压力的增加谱线强度增大，但雾化器压力增大大到一定程度后谱线强度反而下降，雾化器压力太低，影响待测元素的灵敏度，雾化器压力太大，影响雾化的效果，结果见图3。

 

 

图3 雾化器压力与谱线强度的关系

从图3可知，当其它待测元素的灵敏度满足要求时，优先考虑砷和铅的测定条件，当雾化器压力为22 psi时，灵敏度高且发光强度大，综合考虑选22 psi(即1.52×10⁵  Pa)较合适。

3.3.4  氩辅助气的选择

随着辅助气流量的增大，各待测元素谱线强度均有下降的趋势，结果见图4。但辅助气流量为0 L／min时火焰不稳定且容易熄火。从图4可知，选择氩辅助气流量为0.5 L／min较合适。

图4 氩辅助气流量与谱线强度的关系

3.3.5 共存离子的影响

对玻璃器皿浸泡液中常见的共存离子进行干扰试验，分别试验100 mg/L的钾、钠、铁、铜、钴、钛、锰、铬、钒、钙、钼、镁、钡等元素对待测元素的干扰情况，发现除多谱线元素铁对铅有弱干扰外，其他元素对待测元素的测定均无显著影响。

3.4  方法的检出限和精密度

为了确证分析结果的可靠性，我们选择一玻璃器皿,分别加入样品浸泡液30mL于50 mL容量瓶中，加入待测元素的标准溶液，用乙酸(4 %)定容，对其连续进行6次平行测定，计算相对标准偏差和回收率(见表2)。

表2 方法的精密度和回收率(n-6)

3.5 按试验方法对玻璃器皿中铅、镉、砷、锑的溶出量进行分析，结果见表3。        

表3 样品分析结果

由表3可以看到，玻璃器皿在生产过程中确实会引入铅、镉、锑、镍等重金属的污染，本法的研制为加强玻璃器皿的安全卫生监控提供了一种快速、有效的检测手段。

4 小结

ICP-AES因其分析线性范围宽、快速准确而广泛用于现代仪器分析领域。本文重点探讨了仪器分析线的选择、背景校正、入射功率、雾化器压力、辅助气流量、蠕动泵转速的影响等问题，建立了使用ICP-AES同时测定玻璃器皿中铅、镉、砷、锑的溶出量的方法。该方法快速简便，检测结果较为满意，适用于玻璃器皿的日常检验。

参考文献：

[1] GB 19778-2005，包装玻璃容器铅、镉、砷、锑溶出允许限量[S]．

[2] DUO-ICP-AES法同时测定不锈钢食具容器中铅、镉、铬、镍、砷的溶出量 谭智毅谢静等；检验检疫科学，Vol.7，No.3，2007年第3期;42～44．

[3] ICP-AES法同时测定搪瓷餐具中铅镉锑镍的溶出量 吕水源杨荣鑫等,《理化检验》，2006年，第42卷：122～124．

[4] 辛仁轩．电感耦合等离子体光源一原理、装置和应用[M]．北京：光谱实验室编辑部，1984．155～157．